Page 291 - 《振动工程学报》2026年第5期

第 5 期 李寿科，等：考虑风压相关性的建筑表面风压分区方法研究 1495

B1: 1.67 B2: 1.36 B3: 1.01 B1: 1.51 B2: 1.03 B3: 0.66 B1: 1.67 B2: 1.36 B3: 1.02 基于前述分类数，引入测点风压相关系数，将高
4.3.2 引入测点风压相关系数后改进分区方法结果

层建筑结构表面风压系数分别用 K-means、层次聚
类、SOM 方法进行分区，3 种方法对应的分区结果如
图 9 所示。

B1: 1.65 B2: 1.34 B3: 1.01 B1: 1.62 B2: 1.19 B3: 0.66 B1: 1.51 B2: 1.34 B3: 1.01

K-means 层次聚类 SOM
(a) 极大值风压系数分区
(a) Zones with maximum wind pressure coefficients
B1: −2.42 B2: −2.21 B3: −2.00 B1: −2.43 B2: −2.22 B3: −2.00 B1: −2.41 B2: −2.21 B3: −2.00

K-means 层次聚类 SOM
(a) 极大值风压系数分区
(a) Zones with maximum wind pressure coefficients

B1: −2.40 B2: −2.18 B3: −2.14 B1: −2.42 B2: −2.18 B3: −1.90 B1: −2.40 B2: −2.20 B3: −2.12

B4: −1.63 B4: −1.63 B4: −1.63
K-means 层次聚类 SOM
(b) 极小值风压系数分区
(b) Zones with minimum wind pressure coefficients

图 8 典型风向下 S 面三种方法对应的分区结果
Fig. 8 Partitioning results for the three S-face methods under
typical wind conditions
（2）仅考虑风压系数大小时各方法分区结果指标 B4: −1.76 B4: −1.63 B4: −1.76
K-means 层次聚类 SOM
仅考虑风压系数大小时，3 种方法的分区结果指标 (b) 极小值风压系数分区
(b) Zones with minimum wind pressure coefficients
如表 2 所 示 。 可 知 ， SOM 方 法 的 各 指 标 结 果 与 K-
means 方法的结果接近，总体上要优于层次聚类方法。 图 9 考虑风压相关性时三种方法对应的分区结果
对于 S 面极大值风压系数分区结果，SOM 方法 B3 分 Fig. 9 Zoning results under three methods with considering
区风压系数（1.02）稍大于 K-means 方法 B3 分区风压系 wind pressure correlation
数（1.01），SOM 方法的 B1、B2 的风压系数均值结果与 可以看出，在这 3 种方法中，K-means 方法和 SOM
K-means 方法的结果相同。对于 S 面极小值风压系数 方法计算得到的 S 面极大、极小风压系数分区结果较
分区结果，受特征湍流影响，分区结果规整性不如极大 好地吻合了图 5 所示的风压系数分布，层次聚类方法
值风压系数分区，但 SOM 方法分区结果与 K-means 方 的分区结果受极值点的影响较大。引入测点相关系数
法基本一致，层次聚类方法分区结果也接近其他两种 后，由于此面风压相关性好，对于 S 面极大值风压系数
方法，从分区结果评价指标也能得到相似结论。 分区结果不会有测点被单独地分类，且更趋近于对称

表 2 仅考虑风压系数大小时各方法分区结果评价指标 分布；对于极小值风压系数，其分区后的风压分布也更
Tab. 2 Indicators of zoning results for each method only 接近原始风压分布，在一定程度上更好地达到分区目的。

considering the wind pressure coefficient 4.3.3 考虑位置

工况 方法 轮廓系数 CH指数 DB指数 基于前文分类数，以两测点中心连线为测点风
K-means 0.606 328.532 0.476 压系数所属面积的边界线，考虑测点位置，将高层建
S面极大值
层次聚类 0.546 86.987 0.361
风压 筑 S 面风压系数分别用 K-means、层次聚类、SOM 方
SOM 0.605 328.511 0.475
法 进 行 分 区， 3 种 方 法 对 应 的 具 体 分 区 如 图 10 所
K-means 0.563 248.024 0.468
S面极小值 层次聚类 示。可以看出，K-means 和 方法分区结果一致，
风压 0.558 237.197 0.460 SOM
SOM 0.561 247.956 0.470 层次聚类 B1 分区结果较集中。